伊斯卡智慧銑鋁策略

Gaby Zehavi，Andrei Petrilin

ISCAR伊斯卡中國 中國上海 201108

鋁加工特性

相比于鋼的加工，鋁及鋁合金所需的切削力更小，因此銑刀切削刃承受的機械負荷相對較低。在本文中，將鋁及鋁合金簡稱為“鋁”。鋁具有高導熱系數(shù)，因此鋁加工過程生成的切屑傳導出大量的切削熱，其結果是顯著降低作用于切削刃的熱載荷。源于以上屬性，銑鋁具有超高切削速度及進給的特征。然而，這并不能確保銑鋁加工就會非常輕松。

鋁的材料特性會導致切削過程產生積屑瘤（BUE），這個現(xiàn)象增加了作用于切削刃的機械載荷，使得高效排屑難以達成；破壞旋轉刀具的動平衡，導致整個加工過程變得低效。

而采用錯誤的刀具也會影響鋁屑的排出。如果刀具的排屑槽容屑空間不足，銑鋁過程生成的長切屑就會堵塞刀具。為克服這一障礙，需使用齒數(shù)更少的刀具或降低切削參數(shù)，但這種行為會對生產率產生消極的影響。

從可加工性的視角來看，鋁并不是一種分布均衡的材料。合金元素（尤其是硅），材料類型（鍛造、鑄造）和材料處理方法都會影響切削性能。工件形狀、工裝條件以及加工需求（精度、粗糙度等），以上及其他因素又增大了其自身的加工局限性，且選擇加工策略及選擇刀具時必要的考察因素。因此，在許多案例中，通用的鋁加工特別是銑鋁加工，往往并不是看上去那么簡單的任務。

加工刀具

刀具制造商們在開發(fā)刀具時需考慮銑鋁刀具的特定特點。成功的關鍵是對切削幾何形狀、刀具材料及刃口處理方式做出正確的組合，此外還需對切削液的供應做出優(yōu)化。

縱觀全球的汽車行業(yè)，也是鋁的一大消費領域，已引入大量硬鑄鋁材料至其零部件。雖然此舉帶來了這類零部件耐腐蝕性的提高，卻捎帶來刀具更易磨損的負面影響。當考慮銑鋁的應用時，就繞不開大型飛機部件，如機翼部件、機艙門及機艙窗框等。通常而言，這類工件由整塊材料制成，毛坯往往重達數(shù)噸，必需去除的材料常達毛坯質量的80%～85%，才能得到最終所需形狀的零部件。

伊斯卡，一家全系列產品系列供應商，已專門為鋁的高效加工而設計開發(fā)出全套可轉位銑刀。這些高品質刀具的每一系列都具有整體式或輕量化刀體設計，獨特的硬質合金刀片夾持機構原理，帶調整結構的刀夾，各種磨制及拋光的刀具帶不等刀尖圓角半徑，以及在鋁加工中非常普及，帶多晶金剛石（PCD）刀尖的刀片。絕大多數(shù)刀具帶有貫穿刀體的內冷卻通孔。伊斯卡HELIALU可轉位銑刀系列能實現(xiàn)鋁的高效高速加工（HSM），確保強大的金屬去除率（MRR），獲得高精度及出色的表面質量的特點，滿足遍布全球所有的鋁部件制造商們的全部品質需求。

金屬加工工業(yè)生產制造大型至小型鋁部件，在許多情況下，需要尺寸更適中的銑刀。這些刀具的尺寸不適用于裝夾可轉位刀片，而整體硬質合金刀具則有著明顯的優(yōu)勢。此外，整體硬質合金立銑刀的高精度使得其在大型零部件的精密加工中是無可比擬的。因此，伊斯卡仍大力參與先進整體硬質合金銑鋁刀具的設計及開發(fā)。最近增添的革新產品進一步豐富了刀具產品范圍，再一次提高了為全球工業(yè)領域用戶帶來的價值。

伊斯卡ECR-B3-R-C系列整體硬質合金立銑刀帶三個齒，設計用于在高金屬去除率下的粗銑加工。技術創(chuàng)新的立銑刀帶有鋸齒狀切削刃，能將寬的切屑撕裂為易于排出的窄小切屑。冷卻液流經內冷卻通孔直達每一切削刃，使得冷卻液不間斷地輸送至切削區(qū)域。這兩種設計的特點，結合拋光槽，顯著提高了排屑能力，大幅提高了生產率。鋸齒狀切削刃不僅能劈砍切屑還能提高抗振性能；縮頸設計有助于在刀具大懸伸加工中提高切削的穩(wěn)定性。

為什么ECR-B3-R-C系列僅有三齒，而沒有提供更多齒數(shù)的銑刀？在銑鋁加工過程中，產生刀振及不受歡迎的振動是首要的重要因素。各種研究及金屬加工實踐表明，三齒結構是90°主偏角整體硬質合金銑鋁立銑刀的最優(yōu)設計。在高效銑削中，這種布局確保了容屑槽體積，這也是切屑流動的必需，同時并不增大刀振。銑鋁立銑刀的主流都是基于此道，伊斯卡ECRB3-R-C也不例外。

然而，意欲提高銑刀生產率的愿景促使伊斯卡開發(fā)出技術創(chuàng)新的四齒立銑刀。CHATTERFREE ECA-H4…CF立銑刀系列，比三齒銑刀額外多出一個齒有助于提高金屬去除率（MRR），不管是應用于粗銑加工還是精銑加工。盡管是四齒結構，這些立銑刀具有令人印象深刻的抗振性能，因收囊不等螺旋角及不等齒距于一體。此外，伊斯卡的刀具設計師們還成功地創(chuàng)建出芯部直徑及排屑槽截面面積與現(xiàn)有同等直徑三齒立銑刀ECA-H3相近的四齒銑刀。

模具工業(yè)及航空航天工業(yè)領域需要小直徑的銑刀，用于三維曲面的精密加工。伊斯卡最新推出的整體硬質合金球頭立銑刀EBA-B2，帶有拋光排屑槽，直徑范圍為1-6mm，專為這類苛刻而精密的需求而設計。該新系列銑刀還拓展開發(fā)了8-25mm直徑的變形金剛可換頭式立銑刀頭MM EBA。

變形金剛立銑刀系列組合刀具，包括不同配置及各種可換式銑刀頭，是銑鋁加工的理想刀具，尤其是在需要刀具大懸伸的應用中。大懸伸整體硬質合金立銑刀由整體長度值相當大的高成本硬質合金棒料制成。盡管僅由立銑刀的刀頭部分直接參與切削，在刀具磨損或突然折損后，丟棄的卻是整個昂貴的棒料，這會帶來明顯的經濟劣勢。相比較而言，在這樣的案例中，采用變形金剛立銑刀的用戶僅需更換切削刀頭。

結語

綜上所述，公平公正地說，銑鋁是容易的，但前提是睿智地去加工。應用高效加工策略，正確使用伊斯卡精選的銑刀，取得事實上成功的加工結果。